JPS63302301A - 距離測定装置 - Google Patents
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
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- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y10S505/00—Superconductor technology: apparatus, material, process
- Y10S505/825—Apparatus per se, device per se, or process of making or operating same
- Y10S505/842—Measuring and testing
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- Y10S505/825—Apparatus per se, device per se, or process of making or operating same
- Y10S505/872—Magnetic field shield
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明はアライナやステッパなどの半導体焼付装置に用
いられる距離測定装置に関し、詳しくは、超伝導量子干
渉デバイス（スーパーコンダクティング・クオンタム・
インターフェアレンス・デバイス、以下ＳＱＵ Ｉ Ｄ
素子という）を用いることによりｎｍ（ナノメートル）
レベルの測距を可能にした距離測定装置に関する。
いられる距離測定装置に関し、詳しくは、超伝導量子干
渉デバイス（スーパーコンダクティング・クオンタム・
インターフェアレンス・デバイス、以下ＳＱＵ Ｉ Ｄ
素子という）を用いることによりｎｍ（ナノメートル）
レベルの測距を可能にした距離測定装置に関する。
［従来技術］
従来、半導体用アライナなどに使用されている測距方式
は、きわめて多種にわたる。そして、１μｍ〜ｌｎｍ０
測距方式としてレーザ光の干渉を利用した方法、精密差
動トランス法、インダクタンス変化を用いた方法、静電
容量の変化を用いた方法などが挙げられる。このうち、
レーザ光の干渉を利用する方法は、ｌｎｍ程度の分解能
をもち、測距長さも１１００ｎ以上と十分であり、アラ
イナの計測装置用としては広く用いられている。
は、きわめて多種にわたる。そして、１μｍ〜ｌｎｍ０
測距方式としてレーザ光の干渉を利用した方法、精密差
動トランス法、インダクタンス変化を用いた方法、静電
容量の変化を用いた方法などが挙げられる。このうち、
レーザ光の干渉を利用する方法は、ｌｎｍ程度の分解能
をもち、測距長さも１１００ｎ以上と十分であり、アラ
イナの計測装置用としては広く用いられている。
［発明が解決しようとする問題点コ
しかしながら、インダクタンスや容量変化を利用する方
法は、測距範囲が狭く、広くは用いられていない。また
、精密差動トランス方式は、構造が簡単であり広く用い
られているが、最高検出感度が３０ｎｍ程度であるため
１１００ｎ程度の分解能の測長に用いられているにとど
まる。さらに、測距長さは１０〜２０ｍｍで、半導体ア
ライナで必要な１００ｍｍ以上の測定には不十分である
。
法は、測距範囲が狭く、広くは用いられていない。また
、精密差動トランス方式は、構造が簡単であり広く用い
られているが、最高検出感度が３０ｎｍ程度であるため
１１００ｎ程度の分解能の測長に用いられているにとど
まる。さらに、測距長さは１０〜２０ｍｍで、半導体ア
ライナで必要な１００ｍｍ以上の測定には不十分である
。
また、レーザ光の干渉を用いる方法においても、Ｉｎｍ
の精度で測□距するためには、レーザ光源の安定性やレ
ーザ光が照射された部分の熱変゛形の問題、あるいは装
置そのものが大ぎく高価になるという欠点がある。
の精度で測□距するためには、レーザ光源の安定性やレ
ーザ光が照射された部分の熱変゛形の問題、あるいは装
置そのものが大ぎく高価になるという欠点がある。
以上のように、従来方式においては、レーザ光干渉方式
以外については可動レンジの点で問題があり、また、レ
ーザ光干渉方式についてはレーザ光源そのものの問題と
装置が高価になるという問題点を有していた。
以外については可動レンジの点で問題があり、また、レ
ーザ光干渉方式についてはレーザ光源そのものの問題と
装置が高価になるという問題点を有していた。
本発明の目的は、以上の問題点に鑑み、大きな測長レン
ジおよび従来にない０．１ｎｍレベルの測定分解能を有
する距離測定装置の提供にある。
ジおよび従来にない０．１ｎｍレベルの測定分解能を有
する距離測定装置の提供にある。
［問題点を解決するための手段］
上記目的を達成するため本発明は、磁界発生手段、ＳＱ
Ｕ Ｉ Ｄ素子を用いた磁束検出手段、信号処理手段お
よび超伝導シールド手段を備えており、超伝導シールド
手段で外部の磁界からシールドされた内側において、磁
界発生手段がつくる磁界中で磁束検出手段によって磁束
密度を検知し、該磁束検出手段からの出力信号に基づき
信号処理手段によって、５ＱＵＩＤ素子に連結した物体
の位置あるいは移動距離を求めるようにしている。
Ｕ Ｉ Ｄ素子を用いた磁束検出手段、信号処理手段お
よび超伝導シールド手段を備えており、超伝導シールド
手段で外部の磁界からシールドされた内側において、磁
界発生手段がつくる磁界中で磁束検出手段によって磁束
密度を検知し、該磁束検出手段からの出力信号に基づき
信号処理手段によって、５ＱＵＩＤ素子に連結した物体
の位置あるいは移動距離を求めるようにしている。
［作用］
この構成において、磁界中の超伝導状態の５ＱＵＩＤ素
子を通る磁束量は、ＳＱＵ Ｉ Ｄ素子の働きにより、
固有の磁束量子なる磁束量変化を一周期として周期的に
変化する電圧信号としてｔｉ１束検出手段により検出さ
れ出力される。そして、５ＱＵＩＤ素子を移動させた場
合、その間にｔｉ１束検出手段が出力する電圧信号から
、その間に変化した磁束量が磁束量子を単位として信号
処理手段によりカウントされる。このとき、ＳＱＵ Ｉ
Ｄ素子を通る磁束量は磁界が定常的であれば５ＱＵＩ
Ｄ素子の位置に関係し、したがって、予じめ計測してお
いた磁束量とＳＱＵ Ｉ Ｄ素子の位置との関係および
上記カウント数から信号処理手段において磁束量子単位
での移動距離が求められる。ざらに、上記−周期におけ
る位相はうｎ束量子の１０−３倍程度の分解能で容易に
検出され、この結果を上記カウント数による結果に加え
て非常に高精度な例えば１人程度の精度で移動距離ある
いは位置が測定される。
子を通る磁束量は、ＳＱＵ Ｉ Ｄ素子の働きにより、
固有の磁束量子なる磁束量変化を一周期として周期的に
変化する電圧信号としてｔｉ１束検出手段により検出さ
れ出力される。そして、５ＱＵＩＤ素子を移動させた場
合、その間にｔｉ１束検出手段が出力する電圧信号から
、その間に変化した磁束量が磁束量子を単位として信号
処理手段によりカウントされる。このとき、ＳＱＵ Ｉ
Ｄ素子を通る磁束量は磁界が定常的であれば５ＱＵＩ
Ｄ素子の位置に関係し、したがって、予じめ計測してお
いた磁束量とＳＱＵ Ｉ Ｄ素子の位置との関係および
上記カウント数から信号処理手段において磁束量子単位
での移動距離が求められる。ざらに、上記−周期におけ
る位相はうｎ束量子の１０−３倍程度の分解能で容易に
検出され、この結果を上記カウント数による結果に加え
て非常に高精度な例えば１人程度の精度で移動距離ある
いは位置が測定される。
［実施例］
以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明の一実施例に係る距離測定装置の構成を
示す概略図である。同図において、７は磁束を検出し磁
束密度に対応した信号を出力するｄａ−３ＱＵＩＤ素子
で、可動部８に固定されている。ｄａ−３ＱＵＩＤ素子
７からの導線はコンピユータにより上記信号を処理する
演算装置９に接続されている。また、このｄｃ−ＳＱＵ
ＩＤ素子７に対向して、素子７の可動方向（矢印）に磁
化されたＳ ｍ Ｃｏ ６７１石１０が可動の中心線と
磁石１０の中心線とが一致するように配置されている。
示す概略図である。同図において、７は磁束を検出し磁
束密度に対応した信号を出力するｄａ−３ＱＵＩＤ素子
で、可動部８に固定されている。ｄａ−３ＱＵＩＤ素子
７からの導線はコンピユータにより上記信号を処理する
演算装置９に接続されている。また、このｄｃ−ＳＱＵ
ＩＤ素子７に対向して、素子７の可動方向（矢印）に磁
化されたＳ ｍ Ｃｏ ６７１石１０が可動の中心線と
磁石１０の中心線とが一致するように配置されている。
ｄｃ−３ＱＵＩＤ素子７、可動部８および磁石１０は、
超伝導物質でできたシールドケース１４に収納してあり
、これはさらに、液体窒素あるいは液体ヘリウムで冷却
するための不図示のジュワーに収められている。
超伝導物質でできたシールドケース１４に収納してあり
、これはさらに、液体窒素あるいは液体ヘリウムで冷却
するための不図示のジュワーに収められている。
第２図はｄｃ−ＳＱＵＩＤ素子７の構成を拡大して示し
た模式図である。５ＱＵＩＤ（超伝導量子干渉デバイス
）とは、超伝導状態で観測されるジョセフソン効果を利
用して磁束を検知する磁束検出素子であり、同図に示す
ように素子基板１の上に薄膜形成手段によって、超伝導
薄膜２．２′を絶縁層３．３′を介して閉回路あるいは
リング状に形成することによフて構成される。
た模式図である。５ＱＵＩＤ（超伝導量子干渉デバイス
）とは、超伝導状態で観測されるジョセフソン効果を利
用して磁束を検知する磁束検出素子であり、同図に示す
ように素子基板１の上に薄膜形成手段によって、超伝導
薄膜２．２′を絶縁層３．３′を介して閉回路あるいは
リング状に形成することによフて構成される。
本実施例では、薄膜２．２′は弱結合を２ケ所もつｄａ
−５ＱＵＩＤ素子の超伝導体部として、まずＹ−Ｂａ−
Ｃｕ−０やＢａ−Ｌａ−Ｃｕ−０等のセラミックで３μ
ｍ厚の薄膜を形成し次にこれをフォトリソグラフィでス
トライブ幅５０μｍかつ磁束検出部面積０．５ｍ＋ｎ２
の窓形状にすることにより、作成される。また、絶縁層
部３．３′としては、１μｍ厚の５ｉｎ２を用いる。
−５ＱＵＩＤ素子の超伝導体部として、まずＹ−Ｂａ−
Ｃｕ−０やＢａ−Ｌａ−Ｃｕ−０等のセラミックで３μ
ｍ厚の薄膜を形成し次にこれをフォトリソグラフィでス
トライブ幅５０μｍかつ磁束検出部面積０．５ｍ＋ｎ２
の窓形状にすることにより、作成される。また、絶縁層
部３．３′としては、１μｍ厚の５ｉｎ２を用いる。
こうして作られた超伝導状態のＳＱＵ Ｉ Ｄ素子に同
図に示すように磁束４が通ると、その量に応じて薄膜２
．２′に接続された電圧測定手段５により電圧変化が検
出される。５ＱＵＩＤ素子７は、このように弱結合部分
（絶縁層３．３′に相当する）を２ケ所もち、電圧検出
手段が直流検出方式であることから、ｄｃ−ＳＱＵＩＤ
素子と呼ばれる。
図に示すように磁束４が通ると、その量に応じて薄膜２
．２′に接続された電圧測定手段５により電圧変化が検
出される。５ＱＵＩＤ素子７は、このように弱結合部分
（絶縁層３．３′に相当する）を２ケ所もち、電圧検出
手段が直流検出方式であることから、ｄｃ−ＳＱＵＩＤ
素子と呼ばれる。
この素子の電圧と磁束４との関係は、第３図に示すよう
に磁束（横軸）の量に応じた凹凸の繰り返しとなる。た
だし、このような電圧を発生させるためには、ｄｃ−３
ＱＵＩＤ素子７の臨界電流値付近のバイアス電流を必要
とするが、これはバイアス電流発生手段６によって供給
する。第３図において、電圧■の変化はφ。の周期を示
しているが、φ０は２．０７ｘ １Ｏ−Ｉ５Ｗ ｂとい
う固有の磁束Δで、６ｉ１束量子と呼ばれている。
に磁束（横軸）の量に応じた凹凸の繰り返しとなる。た
だし、このような電圧を発生させるためには、ｄｃ−３
ＱＵＩＤ素子７の臨界電流値付近のバイアス電流を必要
とするが、これはバイアス電流発生手段６によって供給
する。第３図において、電圧■の変化はφ。の周期を示
しているが、φ０は２．０７ｘ １Ｏ−Ｉ５Ｗ ｂとい
う固有の磁束Δで、６ｉ１束量子と呼ばれている。
したがって、第１図において、ｄｃ−５ＱＵＩＤ素子７
を磁束発生源である磁石ｌＯに対して移動させると、第
３図のような電圧特性が得られ、その電圧のピークを演
算装置９によって計測することにより、移動距離が測定
される。
を磁束発生源である磁石ｌＯに対して移動させると、第
３図のような電圧特性が得られ、その電圧のピークを演
算装置９によって計測することにより、移動距離が測定
される。
すなわち、永久磁石１０がその表面に０，５テスラ程度
の磁束密度を出すものであり、磁石１０から１００ ｍ
ｍ ｉｌｌれた点で０．００５テスラの磁束密度が観
測されたとすると、はぼ１ ｍｍ当りＩ Ｘ １０−’
テスラの磁束密度変化がみられるはずである。この場合
、ｄｃ−５ＱＵＩＤ素子の磁束検出部の面積を１ ｍｍ
２とすれば、素子７の１ ｍｍの移動に対して１０５個
のφ。がカウントされる。つまり、１φ０でｌｏｎｍが
検知できる。また、さらに、電圧検出部５の高性能化に
よりφ。の位相検出が可能で、しかも１０−３φ。の分
解能すなわち０．１ｎｍ（１人）の測距精度が容易に得
られる。したかって、φ。のカウントと位相検出（分解
能１ｏ−３φ。）とをうまく組み合わせて０．１ｎｍの
分解能の計測を能率良く短時間に行なうことができる。
の磁束密度を出すものであり、磁石１０から１００ ｍ
ｍ ｉｌｌれた点で０．００５テスラの磁束密度が観
測されたとすると、はぼ１ ｍｍ当りＩ Ｘ １０−’
テスラの磁束密度変化がみられるはずである。この場合
、ｄｃ−５ＱＵＩＤ素子の磁束検出部の面積を１ ｍｍ
２とすれば、素子７の１ ｍｍの移動に対して１０５個
のφ。がカウントされる。つまり、１φ０でｌｏｎｍが
検知できる。また、さらに、電圧検出部５の高性能化に
よりφ。の位相検出が可能で、しかも１０−３φ。の分
解能すなわち０．１ｎｍ（１人）の測距精度が容易に得
られる。したかって、φ。のカウントと位相検出（分解
能１ｏ−３φ。）とをうまく組み合わせて０．１ｎｍの
分解能の計測を能率良く短時間に行なうことができる。
ただし、上述のｒｎ束量と距離との関係は前もって計測
しておく必要がある。
しておく必要がある。
ここでは、磁束発生源として永久磁石１ｏを用いて説明
したが、永久磁石は磁化のフラクチュエーションや経時
変化を生ずるおそれがあるので、永久磁石の代わりに超
伝導導線による永久電流を磁束発生源としても良い。こ
の場合には、場所による磁束密度は正確にあらかじめ計
算することができ、磁束と移動量は絶対値計測が可能と
なる。
したが、永久磁石は磁化のフラクチュエーションや経時
変化を生ずるおそれがあるので、永久磁石の代わりに超
伝導導線による永久電流を磁束発生源としても良い。こ
の場合には、場所による磁束密度は正確にあらかじめ計
算することができ、磁束と移動量は絶対値計測が可能と
なる。
また、ＳＱＵ Ｉ Ｄによる計測の場合、外来ノイズが
問題となるが、本実施例では計測装置全体を超伝導体（
シールドケース１４）でシールドしであるため、完全反
磁性の効果により、外部からストレー磁界は入り込まず
、高精度測定が可能である。
問題となるが、本実施例では計測装置全体を超伝導体（
シールドケース１４）でシールドしであるため、完全反
磁性の効果により、外部からストレー磁界は入り込まず
、高精度測定が可能である。
ところで、近年、液体窒素温度（７７°Ｋ）以上で超伝
導を示す物質が続々発見されている。したがって、これ
によればＳＱＵ Ｉ Ｄ素子、超伝導導線およびシール
ド材のいずれも７７°に以上で超伝導状態となることが
可能で、安価にかつ容易に高精度測距装置が実現できる
。
導を示す物質が続々発見されている。したがって、これ
によればＳＱＵ Ｉ Ｄ素子、超伝導導線およびシール
ド材のいずれも７７°に以上で超伝導状態となることが
可能で、安価にかつ容易に高精度測距装置が実現できる
。
本実施例では、磁石ｌＯの磁化方向とＳＱＵ Ｉ Ｄ素
子７の移動方向とを一致させたが、あらかじめ磁束密度
と位置との関係を計測しておくことを考えれば、このこ
とは必ずしも必要なことではない。ただし、上下左右の
素子のずれに対する誤差発生確率は、本実施例の場合が
最も低い。
子７の移動方向とを一致させたが、あらかじめ磁束密度
と位置との関係を計測しておくことを考えれば、このこ
とは必ずしも必要なことではない。ただし、上下左右の
素子のずれに対する誤差発生確率は、本実施例の場合が
最も低い。
第４図は本発明の第２の実施例に係る距離測定装置の構
成を示す概略図である。同図のｄｃ−３Ｑυ！Ｄ素子７
は第１の実施例で用いたものと同一であり、同様の原理
で移動距離が測定される。
成を示す概略図である。同図のｄｃ−３Ｑυ！Ｄ素子７
は第１の実施例で用いたものと同一であり、同様の原理
で移動距離が測定される。
また、同図の装置においては、磁束勾配を与えるため図
示のように４本の超伝導導線１１ａ 、 ｌｌｂ 。
示のように４本の超伝導導線１１ａ 、 ｌｌｂ 。
１１ｃ、 ｌｉｄを左右上下対称に配置し、上下対称面
の中心線上をｄｃ−ＳＱＵＩＤ素子を移動させる構造と
なっている。そしてこの構成全体は、第１図の場合と同
様に超伝導シールドケース１４に収納されている。また
、４本の超伝導導線１１ａ〜ｌｉｄは、同一方向の電流
が流れるように、シールドケース外でやはり超伝導導線
で接続されている。
の中心線上をｄｃ−ＳＱＵＩＤ素子を移動させる構造と
なっている。そしてこの構成全体は、第１図の場合と同
様に超伝導シールドケース１４に収納されている。また
、４本の超伝導導線１１ａ〜ｌｉｄは、同一方向の電流
が流れるように、シールドケース外でやはり超伝導導線
で接続されている。
このような構成の場合、磁界は、超伝導導線１１ａ〜ｔ
ｔｄを流れる永久電流により発生するため、きわめて安
定している。また、各導線がｙ軸に平行であるため、発
生する磁界は、Ｘ方向のずれに対しては磁束の変化を与
えず、上下方向（Ｚ方向）のずれに対しては上下に２本
の導線があるため大きな磁束変化を与えない、安定な構
造となっている。
ｔｄを流れる永久電流により発生するため、きわめて安
定している。また、各導線がｙ軸に平行であるため、発
生する磁界は、Ｘ方向のずれに対しては磁束の変化を与
えず、上下方向（Ｚ方向）のずれに対しては上下に２本
の導線があるため大きな磁束変化を与えない、安定な構
造となっている。
この構成において、Ｘ方向にｄｃ−３ＱＵＩＤ素子７を
穆勤した場合、磁束密度の変化は第５図に示したような
きわめて直線的なものとなるため、移動距離の測定ある
いは制御が容易である。
穆勤した場合、磁束密度の変化は第５図に示したような
きわめて直線的なものとなるため、移動距離の測定ある
いは制御が容易である。
また、この磁束変化の直線性をさらにあげるために補助
超伝導導線を導線１１ａ＝１１ｄと平行に配置すること
も考えられる。さらに、超伝導導線の永久電流をコント
ロールするために、別の５ＱＵＴＤ素子を上述のシール
ドケース以外の場所に配置して導線との位置関係を固定
し、電流モニタとして用いれば、電流値をφ０のｌロー
３のレベルで設定することができる。
超伝導導線を導線１１ａ＝１１ｄと平行に配置すること
も考えられる。さらに、超伝導導線の永久電流をコント
ロールするために、別の５ＱＵＴＤ素子を上述のシール
ドケース以外の場所に配置して導線との位置関係を固定
し、電流モニタとして用いれば、電流値をφ０のｌロー
３のレベルで設定することができる。
本実施例によれば、場所毎の磁束密度を予めきわめて高
い精度で数値計算により求めておくことができるため、
絶対値計測も可能となる。
い精度で数値計算により求めておくことができるため、
絶対値計測も可能となる。
第６図は本発明の第３の実施例に係る距離測定装置の構
成を示す概略図である。同図に示すように、この装置の
磁界発生手段は３本の超伝導導線１２ａ 、 １２ｂ
、 １２ｃをそれぞれがｘｙ平面内の三角形の頂点に位
置するようにＺ方向と平行に配置し、上述と同じように
同一方向に電流を流す構成になっており、上述と同様に
全体に超伝導シールドが施される。３本の超伝導線１２
ａｘ１２ｃの中心には固定台１３が配置してあり、その
ｘｚ平面とｙ２平面にそれぞれＳＱＵ Ｉ Ｄ素子７と
７′が配置しである。したがって、素子７と７′は互い
に直交成分を検出することになる。また、固定台１３は
測長部分に接続しである。
成を示す概略図である。同図に示すように、この装置の
磁界発生手段は３本の超伝導導線１２ａ 、 １２ｂ
、 １２ｃをそれぞれがｘｙ平面内の三角形の頂点に位
置するようにＺ方向と平行に配置し、上述と同じように
同一方向に電流を流す構成になっており、上述と同様に
全体に超伝導シールドが施される。３本の超伝導線１２
ａｘ１２ｃの中心には固定台１３が配置してあり、その
ｘｚ平面とｙ２平面にそれぞれＳＱＵ Ｉ Ｄ素子７と
７′が配置しである。したがって、素子７と７′は互い
に直交成分を検出することになる。また、固定台１３は
測長部分に接続しである。
この構成によれば５ＱＬＪ Ｉ Ｄ素子７．７″からの
信号を処理することによって２次元の移動を測定するこ
とができる。また、これによれば、安価で高精度な測長
器が実現できる。
信号を処理することによって２次元の移動を測定するこ
とができる。また、これによれば、安価で高精度な測長
器が実現できる。
本実施例では超伝導導線を３木用いたが、可動範囲の大
きさにより１本以上の任意の本数を設定してもよく、そ
の場合でも磁束密度の計算ができ、したがって、２次元
の絶対値計測ができる。
きさにより１本以上の任意の本数を設定してもよく、そ
の場合でも磁束密度の計算ができ、したがって、２次元
の絶対値計測ができる。
［実施例の変形例コ
なお、本発明は上述の各実施例に限定されることなく適
宜変形して実施することができる。
宜変形して実施することができる。
例えば、上述においては、磁束検出のためにｄａ−３Ｑ
ＵＩＤ素子を用いたが、この代わりにノイズ除去の点で
すぐれたａｃ−３ＱＵＩＤ素子を用いても同様の計測が
できる。
ＵＩＤ素子を用いたが、この代わりにノイズ除去の点で
すぐれたａｃ−３ＱＵＩＤ素子を用いても同様の計測が
できる。
また、上述においては、液体窒素あるいは液体ヘリウム
で冷却することを前提として説明したが、常温超伝導体
ができれば、いうまでもなく、冷却装置なしに本発明は
実施可能である。また、低温下での相変態時の長さ測定
や変位測定のように、被測定試料と測定手段の両方とも
一定温度の低温にコントロールされているような状況で
は、冷却装置は必ずしも必要手段とはならない。
で冷却することを前提として説明したが、常温超伝導体
ができれば、いうまでもなく、冷却装置なしに本発明は
実施可能である。また、低温下での相変態時の長さ測定
や変位測定のように、被測定試料と測定手段の両方とも
一定温度の低温にコントロールされているような状況で
は、冷却装置は必ずしも必要手段とはならない。
［発明の効果］
以上説明したように本発明によれば、超伝導シールド内
で磁界をつくり、その中に５ＱＵＩＤ素子を配置して磁
束を検出することによりその位置あるいは穆動距瞭を測
定するようにしたため、以下の効果が得られる。
で磁界をつくり、その中に５ＱＵＩＤ素子を配置して磁
束を検出することによりその位置あるいは穆動距瞭を測
定するようにしたため、以下の効果が得られる。
■ 広い測長レンジが可能である。また、最小分解能は
０．１ｎｍが期待できる。
０．１ｎｍが期待できる。
■ 素子の構成や回路系の構成がきわめて簡単で低コス
トである。
トである。
■ 磁界発生手段として超伝導導線を４本以上配置して
、絶対値計測が可能である。
、絶対値計測が可能である。
■ 磁束検出手段のＳＱＵ Ｉ Ｄ素子を２個とし、磁
束検出面が相互に直角になるようにそれらを配置するこ
とにより、超伝導導線を１本以上用いた磁界発生手段が
つくる１Ｉｆ１界中で２次元計測が可能である。
束検出面が相互に直角になるようにそれらを配置するこ
とにより、超伝導導線を１本以上用いた磁界発生手段が
つくる１Ｉｆ１界中で２次元計測が可能である。
第１図は、本発明の第１実施例に係る距離測定装置の構
成を示す概略図、 第２図は、第１図の装置に用いられるｄｃ−ＳＱＵＩＤ
素子の構成を示す模式図、 第３図は、ｄｃ−ＳＱＵＩＤ素子の磁束に対する電圧の
関係を示すグラフ、 第４図は、本発明の第２の実施例に係る距離測定装置の
構成を示す概略図、 第５図は、第４図の装置における磁束密度分布を表わし
たグラフ、そして 第６図は、本発明の第３の実施例に係る距ｍｌｔ イＩ
ｊ’定装置の構成を示す概略図である。 １：素子基板、 ２．２’ ：超伝導筒ｌ摸、３．
３’ ：絶縁層、 ４：６ｆｉ束φ、 ５ 電圧
測定手段、 ６：バイアス電流発生手段、７．７’
：ｄｃ−３ＱＵＩＤ素子、 ８ 可動部、 ９：演算
装置、 １０：ＳｍＣｏ１１１石、１１ａ 〜ｌｉｄ
、 １２ａ 〜１２ｃ 二超伝導導線、 １３・固定台
、 １４：シールトケース。 特許出願人 キャノン株式会社 代理人 弁理士 伊 東 哲 也 代理人 弁理士 伊 東 辰 雄 第５図 第６図
成を示す概略図、 第２図は、第１図の装置に用いられるｄｃ−ＳＱＵＩＤ
素子の構成を示す模式図、 第３図は、ｄｃ−ＳＱＵＩＤ素子の磁束に対する電圧の
関係を示すグラフ、 第４図は、本発明の第２の実施例に係る距離測定装置の
構成を示す概略図、 第５図は、第４図の装置における磁束密度分布を表わし
たグラフ、そして 第６図は、本発明の第３の実施例に係る距ｍｌｔ イＩ
ｊ’定装置の構成を示す概略図である。 １：素子基板、 ２．２’ ：超伝導筒ｌ摸、３．
３’ ：絶縁層、 ４：６ｆｉ束φ、 ５ 電圧
測定手段、 ６：バイアス電流発生手段、７．７’
：ｄｃ−３ＱＵＩＤ素子、 ８ 可動部、 ９：演算
装置、 １０：ＳｍＣｏ１１１石、１１ａ 〜ｌｉｄ
、 １２ａ 〜１２ｃ 二超伝導導線、 １３・固定台
、 １４：シールトケース。 特許出願人 キャノン株式会社 代理人 弁理士 伊 東 哲 也 代理人 弁理士 伊 東 辰 雄 第５図 第６図
Claims (7)
- （１）磁界発生手段と、超伝導量子干渉デバイスを有し
該磁界発生手段がつくる磁界中で該超伝導量子干渉デバ
イスを通る磁束に対応する信号を出力する磁束検出手段
と、該磁束検出手段の出力信号に基づき該超伝導量子干
渉デバイスに連結した物体の位置あるいは移動距離を求
める信号処理手段と、外部の磁界から装置を超伝導体で
シールドする超伝導シールド手段とを具備することを特
徴とする距離測定装置。 - （２）前記磁束検出手段および超伝導シールド手段がそ
の超伝導体を超伝導状態に保つ冷却手段を有する特許請
求の範囲第１項記載の距離測定装置。 - （３）前記磁界発生手段が、永久磁石である特許請求の
範囲第１または２項記載の距離測定装置。 - （４）前記磁界発生手段が、４本の超伝導導線を有し、
その永久電流により磁界をつくるものであり、該各超伝
導導線は前記超伝導量子干渉デバイスの移動方向に対し
て直角かつ上下対称に、かつ互いに平行になるように配
置されている特許請求の範囲第１または２項記載の距離
測定装置。 - （５）前記磁界発生手段が、さらに補助用超伝導導線を
有する特許請求の範囲第４項記載の距離測定装置。 - （６）前記信号処理手段は磁束量子単位で磁束変化をカ
ウントしかつ１磁束量子間での位相計測も合せて行なう
ものである特許請求の範囲第１項記載の距離測定装置。 - （７）前記磁束検出手段が互いに直交するように配置し
た２個の超伝導量子干渉デバイスを有するものであり、
かつ前記磁界発生手段が１本以上の超伝導導線を有しこ
れを流れる電流により磁界を発生するものであり、二次
元的な位置計測を行なう特許請求の範囲第１項記載の距
離測定装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62138224A JP2623090B2 (ja) | 1987-06-03 | 1987-06-03 | 距離測定装置 |
| GB8812545A GB2205955B (en) | 1987-06-03 | 1988-05-26 | A distance measuring system using superconducting quantum interference device |
| US07/199,706 US4912408A (en) | 1987-06-03 | 1988-05-27 | Distance measuring system using superconducting quantum interference device |
| FR8807361A FR2616219B1 (fr) | 1987-06-03 | 1988-06-02 | Systeme de mesure de distance utilisant un dispositif supraconducteur a interferences quantiques |
| DE3818887A DE3818887A1 (de) | 1987-06-03 | 1988-06-03 | Entfernungsmesssystem mit einem sehr empfindlichen magnetfeld-messgeraet auf supraleitungsbasis |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62138224A JP2623090B2 (ja) | 1987-06-03 | 1987-06-03 | 距離測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63302301A true JPS63302301A (ja) | 1988-12-09 |
| JP2623090B2 JP2623090B2 (ja) | 1997-06-25 |
Family
ID=15216990
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62138224A Expired - Fee Related JP2623090B2 (ja) | 1987-06-03 | 1987-06-03 | 距離測定装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4912408A (ja) |
| JP (1) | JP2623090B2 (ja) |
| DE (1) | DE3818887A1 (ja) |
| FR (1) | FR2616219B1 (ja) |
| GB (1) | GB2205955B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008076082A (ja) * | 2006-09-19 | 2008-04-03 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 検出素子および検出方法 |
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| US5103682A (en) * | 1990-11-05 | 1992-04-14 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce | Ultra-sensitive force detector employing servo-stabilized tunneling junction |
| US5166612A (en) * | 1990-11-13 | 1992-11-24 | Tektronix, Inc. | Micromechanical sensor employing a squid to detect movement |
| JP3074579B2 (ja) * | 1992-01-31 | 2000-08-07 | キヤノン株式会社 | 位置ずれ補正方法 |
| DE4229558C2 (de) * | 1992-09-04 | 1995-10-19 | Tzn Forschung & Entwicklung | Beschleunigungsaufnehmer |
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| US4489274A (en) * | 1980-12-10 | 1984-12-18 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Rotating SQUID magnetometers and gradiometers |
| DE3201873C2 (de) * | 1982-01-22 | 1984-02-02 | Angewandte Digital Elektronik Gmbh, 2051 Brunstorf | Auslenkungssensor |
| JPS58158502A (ja) * | 1982-03-16 | 1983-09-20 | Toshiba Eng Co Ltd | 位置検出装置 |
| US4491795A (en) * | 1982-05-17 | 1985-01-01 | Honeywell Inc. | Josephson junction interferometer device for detection of curl-free magnetic vector potential fields |
| DE3234733A1 (de) * | 1982-09-20 | 1983-05-05 | Peter Prof.Dr. 8000 München Russer | Verfahren zur messung absoluter beschleunigungen und absoluter drehungen und anordnung zur durchfuehrung des verfahrens |
| DE3425612A1 (de) * | 1984-07-12 | 1986-01-16 | Paul Walter Prof. Dr.-Ing. 6750 Kaiserslautern Baier | Einrichtung zur abstands- und positionsmessung |
| DE3515237A1 (de) * | 1985-04-26 | 1986-10-30 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Vorrichtung zur messung schwacher magnetfelder mit wenigstens einem dc-squid |
| DE3529815A1 (de) * | 1985-08-20 | 1987-02-26 | Siemens Ag | Messvorrichtung mit einem squid-magnetometer |
-
1987
- 1987-06-03 JP JP62138224A patent/JP2623090B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1988
- 1988-05-26 GB GB8812545A patent/GB2205955B/en not_active Expired
- 1988-05-27 US US07/199,706 patent/US4912408A/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-06-02 FR FR8807361A patent/FR2616219B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1988-06-03 DE DE3818887A patent/DE3818887A1/de active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS58139048A (ja) * | 1982-02-15 | 1983-08-18 | Shimadzu Corp | 材料試験機 |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2623090B2 (ja) | 1997-06-25 |
| GB2205955B (en) | 1991-07-24 |
| GB2205955A (en) | 1988-12-21 |
| GB8812545D0 (en) | 1988-06-29 |
| DE3818887A1 (de) | 1988-12-22 |
| FR2616219B1 (fr) | 1992-10-09 |
| DE3818887C2 (ja) | 1992-06-25 |
| US4912408A (en) | 1990-03-27 |
| FR2616219A1 (fr) | 1988-12-09 |
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